旋转式充电装置、换电站和换电方法与流程

1.本发明涉及轨道检测技术领域，具体地，涉及一种旋转式充电装置、换电站和换电方法。


背景技术：

2.新能源汽车的开发和使用有效解决了交通能源重消耗的问题，有利于实现低碳经济可持续发展。新能源电动汽车能源补充可以分为插充和换电两种模式，两种模式各有优势。
3.对于矿区的卡车，利用换电模式的优势比较突出，换电的基本工作原理是车辆到达指定区域后，由吊装式换电机构定位抓取车辆上动力电池，运行至系统指定充电架放下，然后再移动至系统指定的充电架抓取已经充电完成的动力电池，换到车辆上，完成整体换电过程。
4.但是，相关技术中的换电装置中，需利用吊取装置寻找电池的位置，吊取装置的行走路径太长，而且不同电池的位置不同，吊取装置的行走路径也不同，增加了换电时间、降低了换电效率，而且吊取装置抓取电池时具有高空坠物的风险，吊取装置抓取电池后移动行走路径越长，风险越高。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为此，本发明的实施例提出一种旋转式充电装置，该旋转式充电装置能够提高换电效率、降低换电风险。
7.本发明的实施例提出一种换电站，该换电站能够提高换电效率、降低换电风险。
8.本发明的实施例提出一种换电方法，该换电方法能够提高换电效率、降低换电风险。
9.根据本发明实施例的旋转式充电装置，包括：
10.环形轨道；
11.充电座，所述充电座沿所述环形轨道的周向可移动地设在所述环形轨道上，所述充电座包括充电支架和充电接口，所述充电接口设在所述充电支架上，所述充电支架适于能够放置电池，所述充电接口适于能够与所述电池相连，以便为所述电池充电，所述充电座为多个，多个所述充电座沿所述环形轨道的周向等间距地设在所述环形轨道上；和
12.驱动组件，所述驱动组件与所述充电座相连，以便驱动所述充电座沿所述环形轨道的周向移动，从而使所述充电座移动到换电位置。
13.根据本发明实施例的旋转式充电装置，充电座能够沿环形轨道的周向移动到换电位置，且换电位置的位置固定，取用电池时不必再寻找充电座的位置，有利于减短换电时吊取装置的行走路径，能够减少换电时间。
14.由此，本发明实施例的旋转式充电装置能够提高换电效率、降低换电风险。
15.在一些实施例中，所述旋转式充电装置还包括：
16.环形凹槽，所述环形凹槽设在所述环形轨道的下方；
17.供电线，所述供电线沿所述环形凹槽的周向设在所述环形凹槽内，所述供电线适于与电源相连，所述环形凹槽的周向平行于所述环形轨道的周向；和
18.供电器，所述供电器具有输入线和输出线，所述输入线与所述供电线相连，所述输出线与所述充电接口相连，以便向所述充电接口供电。
19.在一些实施例中，所述旋转式充电装置还包括电刷，所述电刷沿所述供电线的延伸方向可移动地设在所述供电线上，所述电刷还与所述输入线相连，以使所述输入线与所述供电线相连。
20.在一些实施例中，所述旋转式充电装置还包括计步组件，所述计步组件包括：
21.支撑座，所述支撑座为多个，多个所述支撑座沿所述环形轨道的周向间隔地布置在所述环形轨道上；
22.环形钢带，所述环形钢带沿所述环形轨道的周向设置，且所述环形钢带与多个所述支撑座中的每一者相连，所述环形钢带设有多个计步孔，多个所述计步孔沿所述环形钢带的周向等间距设置，所述环形钢带的周向平行于所述环形轨道的周向；
23.编码器，所述编码器设在所述充电座上，所述编码器能够计量所述计步孔的数量，以便确定和反馈所述充电座行走的距离，从而能够确定所述充电座移动到所述换电位置。
24.在一些实施例中，所述充电座还包括：
25.转轴，所述转轴绕其轴向可转动地设在所述充电支架上；
26.行走轮，所述行走轮设在所述转轴上，所述行走轮与所述环形轨道配合，所述驱动组件与所述转轴相连，以便驱动所述充电座沿所述环形轨道的周向移动。
27.在一些实施例中，所述驱动组件包括：
28.传动齿轮，所述传动齿轮设在所述转轴上；
29.第一驱动器，第一驱动器设在所述充电支架上，所述第一驱动器与所述传动齿轮相连，以便驱动所述充电座沿所述环形轨道的周向移动。
30.在一些实施例中，所述环形轨道为圆环轨道，所述驱动组件包括：
31.传动齿轮，所述传动齿轮设在所述转轴上；
32.齿轮盘，所述齿轮盘与所述环形轨道同轴设置，所述齿轮盘与所述传动齿轮啮合，所述齿轮盘的轴向垂直于所述传动齿轮的轴向；
33.第二驱动器，所述第二驱动器与所述齿轮盘相连，以便驱动所述齿轮盘转动，从而驱动所述充电座沿所述环形轨道的周向移动。
34.根据本发明实施例的换电站，包括：
35.停车区，所述停车区用于停放换电车辆；
36.充电区，所述充电区用于放置充电装置，所述充电装置为如上述任一实施例所述的旋转式充电装置；
37.吊装区，所述吊装区用于放置吊取装置，所述吊取装置能够沿第一水平方向和竖直方向移动，所述吊取装置沿所述第一方向设在所述停车区和所述充电装置之间，以便将所述换电车辆上的待充电电池运送到所述充电装置的一个所述充电座的所述充电支架上，且将所述充电装置的另一个所述充电座的所述充电支架上的已充电电池运送到所述换电
车辆上。
38.根据本发明实施例的换电站，充电座能够沿环形轨道的周向移动到换电位置，且换电位置的位置固定，取用电池时不必再寻找充电座的位置，有利于减短换电时吊取装置的行走路径，能够减少换电时间。
39.由此，本发明实施例的换电站能够提高换电效率、降低换电风险。
40.在一些实施例中，所述充电区包括第一充电区和第二充电区，所述吊装区包括第一吊装区和第二吊装区，所述停车区在所述第一方向上位于所述第一吊装区和所述第二吊装区之间，所述第一吊装区位于所述停车区和所述第一充电区之间，以便将所述换电车辆上的待充电电池运送到所述第一充电区的充电装置的一个充电座的所述充电支架上，所述第二吊装区位于所述停车区和所述第二充电区之间，以便将所述第二充电区的充电装置的一个充电座的所述充电支架上的已充电电池运送到所述换电车辆上。
41.根据本发明实施例的换电方法，包括以下步骤：
42.将换电车辆停放在停车区，且将所述换电车辆的待充电电池在第一方向上对应充电装置的换电位置；
43.利用驱动组件将所述充电装置的一个充电座移动到所述换电位置，其中，所述充电装置的所述一个充电座未放置电池；
44.利用吊取装置将所述换电车辆的所述待充电电池沿竖直方向和第一方向运送到所述充电装置的所述一个充电座的充电支架上，以对所述待充电电池进行充电；
45.利用驱动组件将所述充电装置的另一个充电座移动到所述换电位置，其中，所述充电装置的所述另一个充电座放置有已充电电池；
46.利用吊取装置将所述充电装置的所述另一个充电座上的所述已充电电池沿竖直方向和第一方向运送到所述换电车辆上。
47.根据本发明实施例的换电方法，充电座能够沿环形轨道的周向移动到换电位置，且换电位置的位置固定，取用电池时不必再寻找充电座的位置，有利于减短换电时吊取装置的行走路径，能够减少换电时间。
48.由此，本发明实施例的换电方法能够提高换电效率、降低换电风险。
附图说明
49.图1是本发明实施例的换电站的一个示例性的结构示意图。
50.图2是本发明实施例的换电站的另一个示例性的结构示意图。
51.图3是本发明实施例的旋转式充电装置的一个示例性的结构示意图。
52.图4是图3中旋转式充电装置的一种环形轨道的结构示意图。
53.图5是图3中旋转式充电装置的另一种环形轨道的结构示意图。
54.图6是图3中旋转式充电装置的又一种环形轨道的结构示意图。
55.图7是图3中旋转式充电装置的再一种环形轨道的结构示意图。
56.图8是本发明实施例的旋转式充电装置的另一个示例性的结构示意图。
57.图9是图8中旋转式充电装置的环形轨道和齿轮盘的结构示意图。
58.附图标记：
59.待充电电池11；已充电电池12；
60.停车区100；
61.吊装区200；第一吊装区200；第二吊装区220；
62.充电区300；第一充电区310；第二充电区320；
63.换电车辆400；
64.吊取装置500；
65.旋转式充电装置600；
66.环形轨道610；
67.充电座620；充电支架621；第一安装架6211；第二安装架6212；充电接口622；转轴623；行走轮624；
68.驱动组件630；第一驱动器631；传动齿轮632；齿轮盘633；
69.环形凹槽640；供电线650；供电器660；输入线661；输出线662；电刷670；
70.计步组件680；支撑座681；环形钢带682；编码器683。
具体实施方式
71.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
72.下面参考附图描述本发明实施例的旋转式充电装置600。
73.如图3
‑
图9所示，根据本发明实施例的旋转式充电装置600，包括环形轨道610、充电座620和驱动组件630。
74.充电座620沿环形轨道610的周向可移动地设在环形轨道610上。也就是说，充电座620与环形轨道610配合，充电座620在外力驱动下能够沿环形轨道610的周向在环形轨道610上移动。
75.如图3和图8所示，驱动组件630与充电座620相连，因此能够驱动充电座620沿环形轨道610的周向移动，从而使充电座620移动到换电位置。
76.具体地，充电座620包括转轴623和行走轮624，充电支架621下方设有第一安装架6211。转轴623绕其轴向可转动地设在第一安装架6211上，行走轮624设在转轴623上，行走轮624与环形轨道610配合，驱动组件630与转轴623相连，因此能够驱动充电座620沿环形轨道610的周向移动。
77.可以理解的是，换电位置与换电车辆400的待充电电池11的位置左右对应且高度相同，即换电位置固定，且换电位置与换电车辆400的待充电电池11的位置之间的距离最短。因此，取用电池时不必再寻找充电座620的位置，有利于减短换电时吊取装置500的行走路径。
78.如图3和图8所示，充电座620包括充电支架621和充电接口622，充电接口622设在充电支架621上。电池能够放置在充电支架621上，且充电接口622适于能够与电池相连，因此充电座620能够为电池充电。
79.充电座620为多个，且多个充电座620沿环形轨道610的周向等间距设置，且多个充电座620能够同步移动，因此有利于控制充电座620移动到换电位置。
80.根据本发明实施例的旋转式充电装置600，充电座620能够沿环形轨道610的周向移动到换电位置，且换电位置的位置固定，取用电池时不必再寻找充电座620的位置，有利
于减短换电时吊取装置500的行走路径，能够减少换电时间。
81.由此，本发明实施例的旋转式充电装置600能够提高换电效率、降低换电风险。
82.在一些实施例中，如图3和图8所示，本发明实施例的旋转式充电装置600还包括环形凹槽640、供电线650、电刷670和供电器660。
83.环形凹槽640设在环形轨道610的下方，环形凹槽640的周向平行于环形轨道610的周向，供电线650沿环形凹槽640的周向设在环形凹槽640内。
84.供电器660具有输入线661和输出线662，电刷670沿供电线650的延伸方向可移动地设在供电线650上，电刷670还与输入线661相连，输出线662与充电接口622相连。此外，供电线650能够电源相连，输入线661能够与供电线650相连，因此供电线650能够为供电器660提供电能，且供电器660能够向充电接口622供电。
85.可以理解的是，环形轨道610铺设在地面上，环形凹槽640开设在地面上，环形轨道610包括两条同心的轨道，且环形凹槽640位于两条同心的轨道之间，因此环形凹槽640不占用地面上位置，有利于减小旋转式充电装置600的尺寸。
86.在一些实施例中，本发明实施例的旋转式充电装置600还包括计步组件680，计步组件680包括支撑座681、环形钢带682和编码器683。支撑座681为多个，多个支撑座681沿环形轨道610的周向间隔地布置在环形轨道610上。环形钢带682沿环形轨道610的周向设置，且环形钢带682与多个支撑座681中的每一者相连，环形钢带682设有多个计步孔，多个计步孔沿环形钢带682的周向等间距设置，环形钢带682的周向平行于环形轨道610的周向。充电支架621下方设有第二安装架6212，编码器683设在第二安装架6212上，编码器683能够计量计步孔的数量，以便确定和反馈充电座620行走的距离，因此能够确定充电座620移动到换电位置。
87.具体地，充电座620在驱动组件630的驱动下沿环形轨道610的周向移动，编码器683经过一个计步孔进行一次计数，从而能够根据经过计步孔的个数测算出充电座620移动的距离，从而进行反馈，有利于控制充电座620的移动距离，从而能够将充电座620准确地停靠在换电位置。
88.在一些实施例中，驱动组件630包括传动齿轮632和第一驱动器631。传动齿轮632设在转轴623上，第一驱动器631设在充电支架621上，第一驱动器631与传动齿轮632相连，因此能够驱动充电座620沿环形轨道610的周向移动。
89.可以理解的是，第一驱动器631为驱动电机，供电器660的输出线662能够与该驱动电机相连，从而能够为该驱动电机供电，驱动电机的输出轴具有能够和传动齿轮632啮合的主动齿轮，主动齿轮和传动齿轮632均为圆柱齿轮，因此第一驱动器631能够驱动充电座620沿环形轨道610的周向移动。
90.在此需要说明的是，如图4
‑
图7所示，环形轨道610的可以为圆环轨道、可以为椭圆环轨道、可以为具有直线段和弧线段的环形组合轨道、也可以为其它形状的环形轨道610。
91.例如，图4中，环形轨道610为圆环轨道；图5中环形轨道610为方环形轨道610，其中方环形轨道610的四个拐角处通过弧线段过渡连接；图6中环形轨道610为环形组合轨道，其中，环形组合轨道包括两个直线段和两个弧线段，两个直线段相对设置，两个弧线段相对设置；图7中环形轨道610为椭圆环轨道。
92.如图8和图9所示，环形轨道610为圆环轨道时，驱动组件630可以包括传动齿轮
632、齿轮盘633和第二驱动器(图中未示出)。
93.传动齿轮632设在转轴623上，齿轮盘633与环形轨道610同轴设置，齿轮盘633与传动齿轮632啮合，齿轮盘633与传动齿轮632均为锥齿轮，且齿轮盘633的轴向垂直于传动齿轮632的轴向，第二驱动器与齿轮盘633相连，因此能够驱动齿轮盘633转动，从而驱动充电座620沿环形轨道610的周向移动。
94.可以理解的是，第二驱动器也可以为驱动电机，供电线650能够与第二驱动器相连，从而能够为其供电，齿轮盘633与多个传动齿轮632啮合，因此齿轮盘633能够带动多个充电座620同时移动，控制简单，且准确度高。
95.下面参考附图描述本发明实施例的换电站。
96.如图1
‑
图9所示，根据本发明实施例的换电站，包括停车区100、充电区300和吊装区200。停车区100用于停放换电车辆400，换电车辆400停放时，使换电车辆400的待充电电池11与充电装置的换电位置左右对应且高度相等，充电区300用于放置充电装置，吊装区200用于放置吊取装置500，其中，充电装置为如上述任一实施例的旋转式充电装置600。
97.吊取装置500能够沿第一水平方向(如图1中的左右方向)和竖直方向移动，吊取装置500沿第一方向设在停车区100和充电装置之间，因此能够将换电车辆400上的待充电电池11运送到充电装置的一个充电座620的充电支架621上，且将充电装置的另一个充电座620的充电支架621上的已充电电池12运送到换电车辆400上。
98.可以理解的是，充电装置的换电位置固定，换电车辆400的待充电电池11与充电装置的换电位置左右对应且高度相等，在换电过程中，吊取装置500不沿前后方向移动，因此减少了移动路径。
99.根据本发明实施例的换电站，充电座620能够沿环形轨道610的周向移动到换电位置，且换电位置的位置固定，取用电池时不必再寻找充电座620的位置，有利于减短换电时吊取装置500的行走路径，能够减少换电时间。
100.由此，本发明实施例的换电站能够提高换电效率、降低换电风险。
101.如图2所示，充电区300包括第一充电区310和第二充电区320，吊装区200包括第一吊装区210和第二吊装区220，其中，第一充电区310和第二充电区320都放置有充电装置，第一吊装区210和第二吊装区220都放置有吊取装置500。
102.停车区100在第一方向上位于第一吊装区210和第二吊装区220之间，第一吊装区210位于停车区100和第一充电区310之间，因此第一吊装区210的吊取装置500能够将换电车辆400上的待充电电池11运送到第一充电区310的充电装置的一个充电座620的充电支架621上。
103.第二吊装区220位于停车区100和第二充电区320之间，因此第二吊装区220的吊取装置500能够将第二充电区320的充电装置的一个充电座620的充电支架621上的已充电电池12运送到换电车辆400上。
104.第一吊装区210的吊取装置500吊取换电车辆400上的待充电电池11过程中，第二吊装区220的吊取装置500能够同时吊取第二充电区320的充电装置的一个充电座620的充电支架621上的已充电电池12运，能够将换电时间缩短近二分之一，因此能够提高换电效率。
105.下面描述本发明实施例的换电方法。
106.根据本发明实施例的换电方法，包括以下步骤：
107.将换电车辆400停放在停车区100，且将换电车辆400的待充电电池11在第一方向上对应充电装置的换电位置；
108.利用驱动组件630将充电装置的一个充电座620移动到换电位置，其中，充电装置的一个充电座620未放置电池；
109.利用吊取装置500将换电车辆400的待充电电池11沿竖直方向和第一方向运送到充电装置的一个充电座620的充电支架621上，以对待充电电池11进行充电；
110.利用驱动组件630将充电装置的另一个充电座620移动到换电位置，其中，充电装置的另一个充电座620放置有已充电电池12；
111.利用吊取装置500将充电装置的另一个充电座620上的已充电电池12沿竖直方向和第一方向运送到换电车辆400上。
112.根据本发明实施例的换电方法，充电座620能够沿环形轨道610的周向移动到换电位置，且换电位置的位置固定，取用电池时不必再寻找充电座620的位置，有利于减短换电时吊取装置500的行走路径，能够减少换电时间。
113.由此，本发明实施例的换电方法能够提高换电效率、降低换电风险。
114.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
115.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
116.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
117.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
118.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
119.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。